病理第十六章-肺功能不全

1,(Respiratoryinsuffciency),肺功能不全,病理教研室钟子健,2,呼吸衰竭(Respiratoryfailure),因外呼吸功能严重障碍，导致在海平面,静息呼吸状态下,出现PaO2降低伴有或不伴有PaCO2增高的病理过程。,3,RFI=,PaO2,FiO2,FiO2:吸入气的氧浓度RFI:呼吸衰竭指数RFI300为呼吸衰竭,4,呼吸衰竭的分类：,（1）根据发病机理分类通气性呼吸衰竭换气性呼吸衰竭（2）根据血气特点分类低氧血症型呼吸衰竭（）低氧血症伴有高碳酸血症型呼吸衰竭（）（3）根据原发部位分类中枢性呼吸衰竭外周性呼吸衰竭（4）根据病程不同分类：急性慢性,5,第一节病因和发病机制,6,限制性通气不足,阻塞性通气不足,7,发病环节,一、肺通气功能障碍,8,一、肺通气功能障碍(Alveolarhypoventilation),(一)限制性通气不足(restrictivehypoventilation)吸气时肺泡扩张受限引起肺泡通气不足,9,由于肺通气的动力不足和肺及胸廓的弹性阻力增大，肺泡在吸气末扩张受限，造成肺泡通气量不足。,10,1.肺通气的动力不足(hypo-motilityofpulmonaryventilation),中枢神经系统受损,周围神经受损,呼吸肌无力,收缩功能障碍,胸膜腔负压消失,11,2.肺通气的阻力增加(increasedventilationresistance),胸廓顺应性降低纤维性胸膜增厚，胸腔积液，气胸，胸部畸形。,12,肺的顺应性降低(取决于容量及僵硬度）肺的总容量降低：肺不张、气道阻塞、肺叶切除。肺组织变硬，弹性阻力：肺淤血、水肿、纤维化。肺泡表面活性物质减少：休克、氧中毒、肺水肿。,13,肺泡壁上的型细胞又称分泌细胞，它分泌一种由磷脂和蛋白质结合而成的表面活性物质，其主要成分为二软脂酰卵磷脂，以单分子层铺盖在液泡的内表面，它能疏松肺泡层液体的分子结构，从而可以减少由肺泡液层与气层间所造成的表面张力，这种表面张力使肺泡趋向缩小，是肺泡缩小的一个重要因素。,14,(二)阻塞性通气不足(obstructivehypoventilation),由于气道狭窄或阻塞所致肺泡通气量不足。,15,关键是气道阻力增加。诸多因素影响着气道阻力，最重要的是气道口径。气道阻力(正常人平静呼吸)：80%:直径2mm气管20%:直径2mm气管病因：气管痉挛、肿胀、纤维化、渗出物、异物、肿瘤、气道内外压力改变,16,气道阻塞:中央性：指气管分叉处以上的气道阻塞。又分为胸外与胸内阻塞2种。外周性：内径小于2mm的小支气管阻塞。常见于慢性阻塞性肺疾病(COPD),17,急性多于慢性，见于气管异物，肿瘤，白喉，可威胁生命胸内：呼气性呼吸困难胸外：吸气性呼吸困难,中央气道阻塞：,18,呼气,呼气,吸气,呼气,气道阻塞位于中央气道的胸外部位,19,吸气,呼气,吸气,呼气,气道阻塞位于中央气道的胸内部位,20,内径小于2mm的细支气管无软骨支撑，管壁薄，与管周肺泡结构紧密连接，随吸气与呼气跨壁压改变，内径也发生动力学变化吸气：肺泡扩张，细支气管受周围弹性组织的牵拉，口径变大。呼气：相反，口径变小,外周气道阻塞,21,管径小于2mm的细支气管称为“小气道”，小气道具有气流阻力小，但易阻塞的特点。由于小气道已无软骨支持,在脱离纤维鞘嵌入肺组织后,管腔通畅性不象软骨性气道,易于受胸腔的压力变化的影响。故当小气道有炎症或痰液阻塞、或当气道外压大于气道内压时，很容易造成闭合、萎陷。阻塞性肺部疾病，如支气管炎、肺气肿等，病变多从小气道开始。,22,等压点（IP）移向小气道：用力呼气时，胸内压、气道内压大于大气压，推动肺泡内气体沿气道呼出，在此过程中，气道内压从肺泡到鼻、口腔进行性下降。因此，在呼出的气道上必定有一点气道内压与胸内压相等，这一点被称为等压点。用力呼气时，正常人的等压点位于有软骨支撑的较大气道，而慢性支气管炎、肺气肿时，由于气道内阻力异常增加，从而使等压点上移（移向肺泡端）。当等压点移至无软骨支撑的膜性气道时，导致小气道压缩而闭合。,23,慢性破坏小气道，管壁增厚，平滑肌紧张肺性增高疾分泌物潴留狭窄患肺泡壁破坏对细支气管牵拉作用减弱气道阻力增加呼气性呼吸困难,24,因肺通气的动力不足和肺通气的阻力增加所致的呼吸衰竭属于型呼吸衰竭。,25,(三)肺泡通气量不足的血气变化肺泡通气不足时的血气变化:PaO2,PaCO2PaCO2的增值与PaO2的降值成一定的比例关系，其比值相当于呼吸商（R）,呼吸商(R)=,PACO2VA,(PiO2-PAO2)VA,PACO2肺泡气二氧化碳分压PiO2吸入气氧分压;PAO2肺泡气氧分压,26,PAO2=Pio2-,PACO2,R,PaCO2是反映总肺泡通气量变化的最佳指标,PaCO2取决于每分钟肺泡通气量与体内每分钟产生的二氧化碳量,27,PaCO2是反映总肺泡通气量变化的最佳指标。,如VCO2不变，PaCO2与VA成反比。,PaCO2取决于每分肺泡通气量（VA）与体内每分钟产生的二氧化碳量（Vco2）,如Vco2不变，只要通气减少，PaCO2必增，而肺泡毛细血管末端血液二氧化碳分压几乎和PACO2相等，故PaCO2增高是反映肺通气功能不足的最佳指标。,28,二、肺换气障碍(一)气体弥散障碍指肺泡膜面积减少或肺泡膜异常增厚和弥散时间缩短引起的气体交换障碍.,29,发生机理单位时间内气体弥散量取决于肺泡膜两侧气体分压差，肺泡膜的面积与厚度，气体的弥散常数（与气体的分子量及溶解度有关）。在一般环境条件下，分压差，气体弥散常数是一定的，因而主要与肺泡膜的面积及厚度有关,30,肺弥散障碍,原因,（1）肺泡膜面积减少,（2）肺泡膜厚度增加,肺泡,血液,内皮细胞,上皮细胞,间质,31,1.弥散障碍的常见原因(etiologiesandmechanismsofimpaireddiffusion),弥散膜面积减少肺实变，肺不张，肺叶切除，肺泡膜面积减少1/2时换气功能障碍,32,弥散膜增厚肺水肿，肺泡透明膜形成，肺纤维化、肺泡毛细血管扩张，血液稀释肺泡膜通透性降低或弥散距离增宽弥散障碍,33,正常情况下，血液流经肺泡毛细血管的时间约为0.75秒，在剧烈运动时约为0.34秒。而完成气体交换的时间，O2只需0.25秒，CO2更短，仅需0.13秒。因此在静息时，即使肺泡膜面积减少或厚度增加，一般仍可在0.75秒范围内完成气体交换，只有在体力负荷增加、情绪激动等使心输出量增加和肺血流加快时，血液和肺泡气接触时间明显缩短，才会出现血气的改变。,34,2.弥散障碍时血气改变(changesofbloodgasinimpaireddiffusion),单纯性弥散障碍时，病人表现为型呼吸衰竭。,35,在肺内由静脉血变成动脉血时，每100ml血中的Hb释放出8ml左右的CO2，而每100ml血中的Hb能结合的O2，仅仅只有35ml左右，而且受血氧饱和度的影响，再也不能增加了。O2和CO2弥散速度的差异：CO2在水中的溶解度比O2大24倍，故CO2的弥散系数是O2的21倍，而CO2的弥散速度（弥散系数与分压差的乘积）通常比O2约大一倍，因此只要肺泡通气量是正常的，单纯弥散障碍时PaCO2多是正常的。,36,（二）肺泡通气与血流比例失调,正常人平静时，平均肺泡通气量（VA）为4.2L/min，平均肺血流量（Q）为5L/min，通气血流（VA/Q）比值为0.84。由于受重力影响，气体和血流的分布在肺内各部分并不均匀，肺通气量和肺血流量自上而下都是递增的，但以肺血流量的增幅更为明显，因而VA/Q比值在肺上部可高达3.0，而至肺底部仅为0.6，但是通过自身调节机制，总的VA/Q保持在最合适的生理比值（0.8）。,37,1.比值失调的病因和机制(etiologiesandmechanismsofimbalance),(1)肺泡通气不足,VA/Q比值降低,部分肺泡通气不足而血液灌流量未相应降低。,38,功能性分流(functionalshunt)或静脉血掺杂(venousadmixture),部分静脉血流经通气不良的肺泡时血中的气体未得到充分更新，未能成为动脉血就掺入到动脉血内流回心脏。,39,O2,CO2,V血,A血,肺泡,40,O2,CO2,V血,功能性分流,41,功能性分流见于慢性阻塞性肺疾病、肺纤维化、肺水肿等正常成人功能性分流约占肺血流量3%慢性阻塞性肺疾病占30%50%，肺换气(-),42,(2)肺泡血流不足,VA/Q比值增高,部分肺泡的血液灌流量减少，但肺泡通气量没有相应降低。,43,肺动脉栓塞、肺动脉炎症、肺毛细血管床大量破坏等可使流经该部分肺泡的血液量减少，而通气相对良好，VA/Q比可显著大于正常，患部肺泡血流少而通气多，肺泡通气不能充分被利用，称为死腔样通气(deadspacelikeventilation)。生理死腔：占潮气量30%疾病时功能性死腔：高达60%70%,44,O2,CO2,V血,A血,死腔样通气,45,(三)肺部解剖分流增加(Increasedanatomicshunt),解剖分流(anatomicshunt)或真性分流(trueshunt),肺内有一部分完全未经气体交换的静脉血经支气管静脉和极少的肺内动脉静脉吻合支直接流回肺静脉。,46,生理解剖分流：一部分支气管静脉回流肺静脉；肺内动-静脉交通支；其分流量约占心输出量的2%3%肺实变、肺不张、支气管扩张症伴支气管血管扩张和肺内动-静脉短路开放，使解剖（真性）分流增加(anatomic)，而发生呼衰。,47,3.急性呼吸窘迫综合征(acuterespiratorydistresssyndrome,ARDS),是指严重感染、创伤、休克等肺内外袭击后出现的以肺泡毛细血管损伤为主要表现的临床综合征，属于急性肺损伤严重阶段或类型。其临床特征呼吸频速和窘迫，进行性低氧血症，X线呈现弥漫性肺泡浸润。,48,ARDS的病因各异，但是病理生理和临床过程基本上并不依赖于特定病因，共同基础是是肺泡-毛细血管的急性损伤。肺损伤可以是直接的，如胃酸或毒气的吸入，胸部创伤等导致内皮或上皮细胞物理化学性损伤。而更多见的则是间接性肺损伤。,49,肺泡-毛细血管膜损伤致病因子对肺泡膜的直接损伤作用激活的白细胞、巨噬细胞和血小板的间接损伤作用大量中性粒细胞黏附、聚集、释放肺血管内微血栓形成进一步引起肺损伤,50,引起呼衰的机制：渗透性肺水肿，肺弥散功能障碍肺泡表面活性物质顺应性形成肺不张水肿、支气管痉挛、肺内分流肺内DIC形成及炎性介质引起的肺血管收缩可导致死腔样通气,51,52,各种病因所致的ARDS病理变化可以分为渗出、增生和纤维化三个相互关联和部分重叠的阶段。（一）渗出期见于发病后第一周。肺呈暗红或暗紫的肝样变，可见水肿、出血。重量明显增加。24小时内镜检见肺微血管充血、出血、微血栓，肺间质和肺泡内有蛋白质水肿液及炎症细胞浸润。若为感染性病因引起者，肺泡腔炎细胞聚集和浸润更为明显。72小时后由血浆蛋白凝结、细胞破裂、纤维素形成透明膜，灶性或大片肺泡萎陷不张。在急性渗出期型细胞受损坏死。,53,（二）增生期损伤后13周肺型上皮细胞增生覆盖损伤的基底膜，肺泡囊和肺泡管可见纤维化，肌性小动脉出现，纤维细胞性内膜增生，导致血管腔截面积减少。,54,（三）纤维化期生存超过34周的ARDS患者肺泡间隔和气管腔壁广泛增厚，散在分步的胶原结缔组织增生致弥漫性不规则纤维化。肺血管床发生广泛管壁纤维增厚，动脉变形扭曲，部分血管扩张。即使非感染性病因引起的ARDS，在后期亦不避免地合并肺部感染，常见有组织坏死和微小脓肿。,55,11月17日是世界慢性阻塞性肺疾病日，慢性阻塞性肺疾病简称“慢阻肺COPD”，主要症状为长时间咳嗽、咳痰以及气短。据世界卫生组织估计，慢阻肺在全球疾病死亡原因当中，次于心脏病、脑血管病和急性肺部感染，与艾滋病一起并列第4位。在我国，COPD是肺心病的主要基础病（占82），COPD患者预后不良，最终常死于呼吸衰竭和肺原性疾病。我国共约有2500万COPD患者，每年由于COPD造成的死亡可达100万人，致残人数达500万1000万。环境质量的下降是造成这一疾病高发的最重要原因之一，吸烟、粉尘、化学污染、空气质量下降等都不同程度地损伤肺部，导致COPD的发生。早发现早治疗可减缓COPD发病进程，并可预防由它引起的肺组织破坏！,56,美国胸科学会(ATS)和中华医学会呼吸系统学会对COPD定义为：具有气流阻塞特征的慢性支气管炎和(或)肺气肿。COPD的主要特征是慢性进行性气流阻塞。小气道病变是气流阻塞的主要原因。正常的小气道在很大程度上是靠肺组织的弹性回缩力维持其开放状态。由于COPD患者肺泡壁破坏，失去了对小气道的牵引支持作用，导致细支气管塌陷，增加了气流阻力，同时加剧了肺脏的过度膨胀，使通气/血流比例失调。,57,慢性支气管炎：是指气管、支气管粘膜及其周围组织的慢性非特异性炎症。临床上以长期咯、咳痰或伴有喘息及反复发作为特征。慢性咳嗽、咳痰或伴有喘息，每年发作持续3个月，连续2年或以上，并能排除心、肺其他疾患而反复发作，部分病人可发展成阻塞性肺气肿、慢性肺原性心脏病。,58,59,肺气肿是指呼吸细支气管、肺泡管、肺泡囊和肺泡过度充气呈持久性扩张，并伴肺泡间隔破坏，以致肺组织弹性减弱、容积增大的一种病理状态,60,第二节呼吸衰竭时主要功能代谢变化,PaO260mmHg代偿反应为主30mmHg代谢、机能严重紊乱PaCO250mmHg代偿反应为主80mmHg代谢机能严重紊乱,引起机体功能代谢改变的根本原因：低氧血症，高碳酸血症，水电解质酸碱平衡紊乱,61,一、酸碱平衡和电解质代谢紊乱(Acid-baseimbalanceandelectrolytedisturbances),(一)酸中毒(Acidosis),代谢性酸中毒,呼吸性酸中毒,62,酸中毒时电解质代谢变化是：,细胞外K+浓度增高血清Cl浓度下降,63,呼吸性酸中毒型呼吸衰竭大量CO2潴留原发性碳酸增多HCO3-H2CO3,20,1,PH,64,高血钾症（慢性期）H+_K+竞争抑制,K+,H+,K+,H+（急性期),H2CO3H+HCO3-,CO2+H2O,H+,K+,K+,65,低氯血症与碳酸氢根增多,红细胞：肾小管：,HCO3-,CL-,HCO3-,CL-,CO2+H2O,H2CO3HCO3-+H+,CL-,NH3,H+,+,NH4+,+,NH4CL,66,(二)碱中毒(Alkalosis),通气过度,呼吸性碱中毒,67,呼吸性碱中毒PaO2过度通气CO2排出HCO3+H2CO3电解质变化：低钾血症高氯血症,20PH7.4,68,混合性酸碱平衡紊乱,缺氧和CO2潴留,代酸呼酸,缺氧导致肺通气增强,代酸呼碱,69,二.呼吸系统的变化,（1）呼吸系统功能原发性改变呼吸频率、节律、深度的改变阻塞性通气障碍：气流受阻呼吸深慢上呼吸道不全阻塞：吸气性呼吸困难下呼吸道阻塞：呼气呼吸困难,70,肺顺应性降低：呼吸浅快中枢呼吸衰竭：浅慢呼吸，潮式呼吸，间歇呼吸，抽泣样呼吸，叹气样呼吸，节律紊乱,71,（2）低氧血症或高碳酸血症对呼吸的影响,PaO2，PaCO2呼吸深快（60mmHg）(50mmHg)PaO2作用于主动脉体化学感受器PaCO2PHPaO230mmHgPaCO280mmHg损害和抑制呼吸中枢,中枢化学感受,72,PaO260mmHg,化学感受器,呼吸中枢,PaCO2升高(50mmHg),（2）低氧血症或高碳酸血症对呼吸的影响,73,三、对循环系统的影响(Effectsoncirculatorysystem),(一)代偿性反应(Compensatoryreaction),PaO260mmHgPaCO2升高,74,(二)损伤性变化(Injuriouschanges),1.心输出量降低和右心衰竭(decreasedcardiacoutputandrightheartfailure),75,慢性阻塞性肺疾病,缺氧,红细胞代偿性增多,缺氧和酸中毒,76,2.心律失常(arrhythmia),细胞外钾浓度升高,心肌兴奋性增高、传导性降低,异位起搏点,77,3.外周血管扩张(peripheralvasodilation),缺氧和CO2潴留造